DE19805385C1 - Bifidogene Peptide - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft bifidogene Peptide, Verfahren
zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung der bifidogenen Pep
tide.
Von Milch ist bekannt, daß sie fördernd auf den Gesundheitszu
stand von Säuglingen wirkt. Dies wird vielfach auf den Einfluß
der Milch auf die Ausbildung einer säuglingstypischen Darmflora
zurückgeführt, die zu mehr als 90% aus Bifidobacterium bifidum
besteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es Peptide bereitzustel
len, die einen positiven Einfluß auf die Darmflora haben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch Peptide mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bei den erfindungsgemäßen
Peptiden handelt es sich um Peptide, die erhältlich sind durch
- - Versetzen von Kuhmilch oder Humanmilch mit Proteasen und anschließender Inkubation für zwei Stunden,
- - Zentrifugation, um Milchfett zu entfernen,
- - Ansäuern auf einen pH von 2,0 durch starke Säuren,
- - Abtrennung der ausgefallenen Proteine,
- - Anwendung mindestens eines Keverse-Phase-HPLC-Schrittes,
- - Anwendung eines Kationenaustauscher-HPLC-Schrittes,
- - Sammeln von Fraktionen,
- - Einstellen der Fraktion auf einen Salzgehalt < 25 mM für die Durchführung von Aktivitätstests durch Dialyse oder Reverse-Phase-HPLC,
- - Kultivierung von Bifidobakterium Bifidum und E. coli in
Gegenwart der Fraktionen und Auswahl von Fraktionen, die
der Bedingung
genügen, worin BW die Keimzahl bezeichnet, die bei 16stündiger Inkubation von Bifidobakterium Bifidum in 50% Elliker Nährmedium (Elliker Broth) in Gegenwart der Peptide in einer Konzentration von 200 µg/ml erhalten wird,
BO die Keimzahl bezeichnet, die bei der wirkstofffreien Kontrollinkubation erhalten wird,
EW die Keimzahl bezeichnet, die bei 16stündiger Inkubation von E. coli in 3 g/l tryptischem Soja Nährmedium (Tryptic Soy Broth) in Gegenwart der Peptide in einer Konzentration von 200 µg/l erhalten wird,
EO die Keimzahl bezeichnet, die bei der wirkstofffreien Kontrollinkubation erhalten wird, - - Isolierung des in dieser Fraktion vorhandenen Peptids
- - sowie die amidierten, acetylierten, sulfatierten, phospho rylierten, glycosylierten, oxydierten Derivate oder Frag mente mit bifidogenen Eigenschaften.
Die erfindungsgemäßen Peptide wirken antimikrobiell gegen
Bakterien, die in der natürlichen Säuglingsdarmflora nicht oder
nur in geringen Mengen vorkommen und fördern das Wachstums von
erwünschten Bakterien wie Bifidobakterien, indem sie die Bifido
bakterien im Wachstum stärker als andere Bakterien fördern oder
nur die nichterwünschten Bakterien selektiv hemmen. Diese
Eigenschaft, Bifidobakterien einen Wachstumsvorteil zu verschaf
fen, wird als bifidogen bezeichnet.
Bevorzugt werden Peptide eingesetzt, die folgende Aminosäurese
quenz aufweisen:
worin
R1, R3 unabhängig voneinander NH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis 100 Aminosäuren darstellen und
R2, R4 unabhängig voneinander COOH, CONH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis zu 100 Aminosäuren darstellen und die ami dierten, acetylierten, sulfatierten, phosphorylierten, glycosy lierten, oxydierten Derivate oder Fragmente mit bifidogenen Eigenschaften.
R1, R3 unabhängig voneinander NH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis 100 Aminosäuren darstellen und
R2, R4 unabhängig voneinander COOH, CONH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis zu 100 Aminosäuren darstellen und die ami dierten, acetylierten, sulfatierten, phosphorylierten, glycosy lierten, oxydierten Derivate oder Fragmente mit bifidogenen Eigenschaften.
Bevorzugt weisen R1, R2, R3, R4 eine Länge von bis zu 50, mehr
bevorzugt von bis zu 20 und am meisten bevorzugt eine Länge von
bis zu 10 Aminosäuren auf.
Die erfindungsgemäßen Peptide können durch Aufreinigung aus
Kuhmilch oder Humanmilch erhalten werden. Alternativ ist jedoch
auch die Expression in gentechnisch veränderten Organismen oder
die Herstellung durch chemische Peptidsynthese möglich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sind die Nukleinsäuren, die
für die bifidogenen Bakterien kodieren, sowie Antikörper, die
gegen bifidogene Peptide gerichtet sind.
Die erfindungsgemäßen Peptide und/oder Nucleinsäuren können
zusammen mit pharmazeutisch üblichen Hilfsstoffen in Arzneimit
teln enthalten sein. Dazu werden bevorzugt galenische Zuberei
tungen eingesetzt und Applikationsformen gewählt, bei denen die
Peptide undegradiert an den Wirkort gelangen.
Vorzugsweise wurden die erfindungsgemäßen Peptide in Mengen von
0,1 bis 100 mg/kg Körpergewicht eingesetzt. Wirksame Nuclein
säuremengen sind beispielsweise 0,01 mg bis 100 mg/kg Körper
gewicht. Bevorzugt liegt die Menge im Bereich von 1 bis 10 mg/kg
Körpergewicht für die Peptide und Nucleinsäuren.
Die erfindungsgemäße Peptide können auch zusammen mit Nährstof
fen in Nahrungsmittel enthalten sein.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Peptide und/oder
die gegen die Peptide gerichteten Antikörpern zusammen mit
weiteren Hilfsstoffen auch in Diagnostikmittel enthalten sein.
Die erfindungsgemäßen Peptide und Nukleinsäuren eignen sich zur
Behandlung von durch mikrobielle Fehlbesiedlungen bedingte
Erkrankungen wie Infektionen, Entzündungen, mikrobiell induzier
ten Tumoren, mikrobiell bedingten degenerativen Erkrankungen,
Durchfallerkrankungen, Koliken, Abweichung der Mund-, Darm- und
Vaginalflora, Karies. Die mikrobielle Fehlbesiedlung kann
beispielsweise durch Bakterien, Pilze, Hefen, Protisten, Viren,
Mycoplasmen, Filarien und/oder Plasmodien bedingt sein.
Die erfindungsgemäßen Peptide eignen sich auch als Hilfsstoff
in der Nahrungsmittelzubereitung im Sinne von Fermentationshil
fen.
Es wird insbesondere bevorzugt, daß zwei oder mehr Peptide
gemeinsam eingesetzt werden oder Peptide eingesetzt werden, die
zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Peptidsequenzen aufweisen.
Das unterschiedliche Wirkungsspektrum der Einzelstoffe bzw.
Stoffe, die Einzelsequenzen oder erfindungsgemäße Peptide
aufweisen, erlaubt es, beim Vorliegen von Resistenzen von
Mikroorganismen durch eine geeignete Kombination von Sequenzen
oder durch eine Kombination der Einzelsubstanzen eine optimale
Hemmung der unerwünschten Mikroorganismen zu erzielen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern:
Humane Milch wurde mit Pepsin (20 mg/g Protein) versetzt,
nachdem sie mit HCl auf einen pH von 3,5 eingestellt wurde. Die
enzymatische Reaktion wurde für zwei Stunden bei 37°C inkubiert
und durch Kochen für fünf Minuten gestoppt. Anschließend wurde
zentrifugiert (20 min, 60 000 g bei 4°C) und das Milchfett
abgeschöpft. Die verbliebene Lösung wurde mit 0,1% TFA versetzt
und erneut zentrifugiert, um ausgefallene hochmolekulare Pro
teine abzutrennen.
Für die Reinigung von bifidogenen Peptiden aus Milch müssen
verschiedene HPLC Trennverfahren miteinander kombiniert werden,
um eine möglichst reine Darstellung über eine optimale Trenn
leistung zu erzielen und inaktive, unerwünschte Bestandteile
abzutrennen. Die jeweiligen Proben, die nach jedem Trennungs
schritt entstehen, müssen in zwei Testsystemen getestet werden,
d. h. ein Wachstumstest mit Bifidobakterien in Kombination mit
einem Wachstumstest mit E. coli als Target (siehe Beispiele 3
und 4). Notwendig für die Reinigung ist die Kombination von
mindestens einem Reverse-Phase Chromatographieschritt (bevorzugt
von zwei Reverse-Phase Chromatographischritten) und der Einsatz
einer Kationenaustausch-HPLC-Trennung. In den Biotest muß die
jeweilige Probe salzarm eingesetzt werden, um ein möglichst
optimales Screeningergebnis zu erhalten.
Der erste Trennschritt wurde mit Hilfe einer Parcosil-C18 Säule
(1×12,5 cm, 100 Å, Biotek, Heidelberg, Deutschland) durchge
führt.
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer P: Acetonitril mit 0,1% TFA
Gradient: 0 bis 60% B in 45 Minuten
Fluß 2 ml/min.
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer P: Acetonitril mit 0,1% TFA
Gradient: 0 bis 60% B in 45 Minuten
Fluß 2 ml/min.
Rechromatografie von Fraktion 23 mit der gleichen Säule und
einem flacheren Gradient (siehe Bild)
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer P : Acetonitril mit 0,1% TFA
Gradient: 0 bis 20% B in 5 Minuten
20 bis 50% B in 45 Minuten.
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer P : Acetonitril mit 0,1% TFA
Gradient: 0 bis 20% B in 5 Minuten
20 bis 50% B in 45 Minuten.
Rechromatografie von Fraktion 16 aus dem vorangegangenem Trenn
schritt mit der gleichen Säule, aber anderem Elutionsmittel,
um die Selektivität bei der Trennung zu verändern.
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer E: 0,1% TFA in Methanol
Gradient: 0 bis 40% B in 5 Minuten
40 bis 70% B in 45 Minuten.
Puffer A: 0,1% TFA
Puffer E: 0,1% TFA in Methanol
Gradient: 0 bis 40% B in 5 Minuten
40 bis 70% B in 45 Minuten.
Rechromatografie der aktiven Fraktion 21 mit einer Kationenaus
tausch HPLC:
Säule: Parcosil Pepkat, 4×50 mm, 300 Å, 5 µm, Biotek, Heidel berg
Puffer A: 10 mM Phosphatpuffer pH 4,5
Puffer B: Puffer A mit 1 M NaCl
Fluß 0,75 ml/min
Gradient: 0 bis 15% B in 5 Minuten
15 bis 50% B in 35 Minuten.
Säule: Parcosil Pepkat, 4×50 mm, 300 Å, 5 µm, Biotek, Heidel berg
Puffer A: 10 mM Phosphatpuffer pH 4,5
Puffer B: Puffer A mit 1 M NaCl
Fluß 0,75 ml/min
Gradient: 0 bis 15% B in 5 Minuten
15 bis 50% B in 35 Minuten.
Die erhaltenen Fraktionen wurden jede einzeln in einem kurzen
Reverse Phase HPLC Lauf entsalzt, bevor sie zum Test auf anti
mikrobielle und bifidogene Aktivität zugeführt wurde.
Durch Massenspektrometrie und Aminosäuresequenzierung wurden
die folgenden Peptide identifiziert:
Fraktion 9 enthielt die reine, bifidogene Komponente
Fraktion 9 enthielt die reine, bifidogene Komponente
YQRRPAIAINNPYVPRTYYANPAVVRPHAQIPQRQYLPNSHPPTVVRRPNLHPSF.
Fraktion 10 enthält die bifidogene Komponente
GRRRRSVQWCAVSQPEATKCFQWQRNMRKVRGPPVSCIKRDSPICCIQA.
und Fraktion 11 enthält die bifidogene Komponente mit einer
Adduktmasse von +16 was darauf hindeutet, daß es sich um ein
Oxidationsprodukt handelt (vermutlich ist ein Methionin oxi
diert).
Beide Peptide und das Oxidationsprodukt haben eine bifidogene
Aktivität.
Fraktionen aus der HPLC wurden mit E. coli K12 eingesetzt. Der
Test wird in 3 g/l Tryptic Soy broth (Sigma) folgendermaßen
durchgeführt:
Pur jeden Assay wurden Kulturen von E. coli K12 frisch in Tryptic Soy broth (Sigma) angeimpft. Die Inkubation dieser Bakterien erfolgte immer unter aeroben Bedingungen bei 37°C für 16 Stunden. Zu testende Peptide wurden zu einer Testlösung, be stehend aus 200 µl 3 g/l Tryptic Soy broth, in 96-Loch Zell kulturplatten gegeben und mit einem Inokulum von 20 µl einer verdünnten Bakteriensuspension angeimpft. Die photometrische Absorption des Inokulums betrug 0,05, gemessen bei 500 nm. Das Wachstum der Bakterien unter dem Einfluß der Peptide wurde nach 16 Stunden ebenfalls photometrisch im ELISA-Reader bestimmt und manuell mikroskopisch bestimmt.
Pur jeden Assay wurden Kulturen von E. coli K12 frisch in Tryptic Soy broth (Sigma) angeimpft. Die Inkubation dieser Bakterien erfolgte immer unter aeroben Bedingungen bei 37°C für 16 Stunden. Zu testende Peptide wurden zu einer Testlösung, be stehend aus 200 µl 3 g/l Tryptic Soy broth, in 96-Loch Zell kulturplatten gegeben und mit einem Inokulum von 20 µl einer verdünnten Bakteriensuspension angeimpft. Die photometrische Absorption des Inokulums betrug 0,05, gemessen bei 500 nm. Das Wachstum der Bakterien unter dem Einfluß der Peptide wurde nach 16 Stunden ebenfalls photometrisch im ELISA-Reader bestimmt und manuell mikroskopisch bestimmt.
Für jeden Assay wurden Kulturen von Bifidobacterium bifidum ATCC
29521 frisch in Elliker broth (Difco, Detroit, USA) angeimpft.
Die Inkubation dieser Bakterien erfolgte immer unter anaeroben
Bedingung bei 37°C für 16 bis 18 Stunden. Zu testende Peptide
wurden zu einer Testlösung bestehend aus 200 µl 50% Elliker
broth in 96-Loch Zellkulturplatten gegeben und mit einem Inoku
lum von 20 µl einer verdünnten Bakteriensuspension angeimpft.
Die photometrische Absorption des Inokulums betrug 0,05 gemessen
bei 550 nm. Das Wachstum der Bakterien unter dem Einfluß der
Peptide wurde nach 16 Stunden ebenfalls photometrisch im ELISA-
Reader bestimmt und manuell mikroskopisch bestimmt. Als Positiv
kontrolle diente N-acetylglucosamin. Für diesen Test können nur
Bifidus-Kulturen eingesetzt werden, die auf N-Acetylglucosamin
reagieren. Nach einigen Passagen verlieren Bifidobakterien diese
Eigenschaft, diese können dann für diesen Wachstumstest nicht
mehr eingesetzt werden.
Als bifidogen wurden die Fraktionen identifiziert, bei denen
der Wert
ist.
Claims (11)
1. Peptide erhältlich durch
- - Versetzen von Kuhmilch oder Humanmilch mit Protea sen und anschließender Inkubation für zwei Stunden,
- - Zentrifugation, um Milchfett zu entfernen,
- - Ansäuern auf einen pH von 2,0 durch starke Säuren,
- - Abtrennung der ausgefallenen Proteine,
- - Anwendung mindestens eines Reverse-Phase-HPLC- Schrittes,
- - Anwendung eines Kationenaustauscher-HPLC-Schrittes,
- - Sammeln von Fraktionen,
- - Einstellen der Fraktion auf einen Salzgehalt < 25 mM für die Durchführung von Aktivitätstests durch Dialyse oder Reverse-Phase-HPLC,
- - Kultivierung von Bifidobakterium Bifidum und E.
coli in Gegenwart der Fraktionen und Auswahl von
Fraktionen, die der Bedingung
genügen, worin BW die Keimzahl bezeichnet, die bei 16stündiger Inkubation von Bifidobakterium Bifidum in 50% Elliker Nährmedium (Elliker Broth) in Gegen wart der Peptide in einer Konzentration von 200 µg/ml erhalten wird,
BO die Keimzahl bezeichnet, die bei der wirkstoff freien Kontrollinkubation erhalten wird,
EW die Keimzahl bezeichnet, die bei 16stündiger Inkubation von E. coli in 3 g/l tryptischem Soja Nährmedium (Tryptic Soy Broth) in Gegenwart der Peptide in einer Konzentration von 200 µg/l erhal ten wird,
EO die Keimzahl bezeichnet, die bei der Wirkstoff freien Kontrollinkubation erhalten wird, - - Isolierung des in dieser Fraktion vorhandenen Peptids
2. Peptide gemäß Anspruch 1 mit der Aminosäuresequenz
worin
R1, R3 unabhängig voneinander NH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis 100 Aminosäuren darstellen und
R2, R4 unabhängig voneinander COOH, CONH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis zu 100 Aminosäuren darstellen und die amidierten, acetylierten, sulfatierten, phosphorylier ten, glycosylierten, oxydierten Derivate oder Fragmente mit bifidogenen Eigenschaften.
worin
R1, R3 unabhängig voneinander NH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis 100 Aminosäuren darstellen und
R2, R4 unabhängig voneinander COOH, CONH2, eine Aminosäure oder ein Peptid mit bis zu 100 Aminosäuren darstellen und die amidierten, acetylierten, sulfatierten, phosphorylier ten, glycosylierten, oxydierten Derivate oder Fragmente mit bifidogenen Eigenschaften.
3. Verfahren zur Herstellung der Peptide gemäß Anspruch 1
und/oder 2 durch Aufreinigung aus Kuhmilch oder Human
milch, Expression in gentechnisch veränderten Organismen
oder chemische Synthese.
4. Nukleinsäuren kodierend für Peptide gemäß Anspruch 1 und/oder 2.
5. Antikörper gerichtet gegen Peptide gemäß Anspruch 1 und/oder 2.
6. Arzneimittel enthaltend mindestens eines der Peptide
gemäß Anspruch 1 und/oder 2 und/oder mindestens eine
Nukleinsäure gemäß Anspruch 3 zusammen mit pharmazeu
tisch üblichen Hilfsstoffen.
7. Nahrungsmittel enthaltend Peptide gemäß Anspruch 1 und/oder 2
zusammen mit Nährstoffen.
8. Diagnostikmittel enthaltend Peptide gemäß Anspruch 1
und/oder 2 und/oder Antikörper gemäß Anspruch 5 zusammen
mit weiteren Hilfsstoffen.
9. Verwendung der Peptide gemäß Anspruch 1 und/oder 2 und/oder
der Nucleinsäuren gemäß Anspruch 3 zur Behandlung
von durch mikrobielle Fehlbesiedlungen bedingten Erkran
kungen.
10. Verwendung der Peptide gemäß Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mikrobiellen Fehlbesiedlungen durch
Bakterien, Pilze, Hefen, Protisten, Viren, Mycoplasmen,
Filarien und/oder Plasmodien bedingt sind.
11. Verwendung der Peptide gemäß Anspruch 9 und/oder 10, da
durch gekennzeichnet, daß die durch mikrobielle Fehlbe
siedlungen bedingten Erkrankungen Infektionen, Entzün
dungen, mikrobiell induzierte Tumore, mikrobiell beding
te degenerative Erkrankungen, Durchfallerkrankungen, Ko
liken, Abweichung der Mund-, Darm- und Vaginalflora und/oder
Karies sind.
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0349666A1 (de) * | 1988-07-07 | 1990-01-10 | Milupa Aktiengesellschaft | Verfahren zur enzymatischen Herstellung von bifidogener Säuglings- und Diätnahrung |
-
1998
- 1998-02-11 DE DE19805385A patent/DE19805385C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0349666A1 (de) * | 1988-07-07 | 1990-01-10 | Milupa Aktiengesellschaft | Verfahren zur enzymatischen Herstellung von bifidogener Säuglings- und Diätnahrung |
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